Рабочая программа учебной дисциплины «термодинамика»

Скачать 184.07 Kb.

Название	Рабочая программа учебной дисциплины «термодинамика»
Дата публикации	29.12.2014
Размер	184.07 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Информатика > Рабочая программа

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано	Утверждаю
___________________ Руководитель ООП по направлению 130400 декан ГФ проф. О.И. Казанин	_______________________ Зав. кафедрой ГТМ проф. В.И. Александров

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ТЕРМОДИНАМИКА»

Направление подготовки: 130140 «Горное дело»
Специализация № 12: Транспортные системы горного производства
Квалификация (степень) выпускника: специалист, специальное звание "горный инженер"
Форма обучения: очная
Составитель: проф. В.И.Александров

Санкт-Петербург

2012
ТЕРМОДИНАМИКА
1. Цели и задачи дисциплины

В дисциплине изучаются теоретические основы технической термодинамики и теплопередачи. Цель преподавания дисциплины:

- получение студентами знаний по теоретическим основам классической термодинамики и законам теплопередачи, необходимых для изучения последующих специальных дисциплин, грамотной инженерной оценки тепловых явлений в системах и агрегатах;

- приобретение знаний и умений термодинамического исследования процессов и циклов тепловых машин;

- приобретение знаний о закономерностях распространения тепла в различных средах, подготовка к усвоению основных положений теории теплообмена, необходимых для выполнения курсовых работ, дипломного проектирования и дальнейшей профессиональной деятельности.

Задачей изучения дисциплины является формирование у студентов:

- методологического подхода к оценке термодинамических и теплообменных процессов;

- формирование навыков проведения термодинамического эксперимента;

- усвоение методики решения инженерных задач, в том числе самостоятельной работы.

Программа изучения дисциплины должна обеспечить приобретение знаний, умений и навыков в соответствии с государственным образовательным стандартом.
2. Место дисциплины в структуре ООП

Учебная дисциплина Термодинамика» относится к профессиональному циклу вариативной его части для подготовки по профилю «Горное дело» специализация «Транспортные системы горного производства».

Для успешного освоения дисциплины, приобретения необходимых знаний, умений и компетенций к началу изучения дисциплины «Термодинамика» студент должен обладать соответствующими знаниями, умениями и компетенциями, полученными при изучении Учебных дисциплин: Философии, Иностранного языка, Математики, Физики, Химии, Информационных технологий, Экологии, Теоретической механики, Компьютерной графики, Гидравлики, Основ научных исследований, Инженерной графики, Технической механики, Технологии конструкционных материалов, Материаловедения, Метрологии, стандартизации и сертификации, Электротехники и электроники, Основ проектирования.

Учебная дисциплина «Термодинамика» является предшествующей для ряда учебных дисциплин по направлению подготовки 130140 «Горное дело» по специализации «Транспортные системы горного производства» и на основе знаний, умений и компетенций, приобретенных студентом в процессе ее освоения формируются соответствующие знания, умения и компетенции для последующих учебных дисциплин, для которых учебная дисциплина «Термодинамика» является предшествующей.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

а) общекультурных:

- способностью к обобщению и анализу информации, постановке целей и выбору путей их достижения (ОК-1);

- готовностью к категориальному видению мира (ОК-2);

- умением логически последовательно, аргументировано и ясно излагать мысли, правильно строить устную и письменную речь (ОК-3);

- готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);

- умением вести переговоры, устанавливать контакты, устранять (урегулировать) конфликты интересов (ОК-5);

- способностью к поиску правильных технических и организационно-управленческих решений и нести за них ответственность (ОК-6);

- использованием нормативных правовых и инструктивных документов в своей деятельности (ОК-7);

- осуществлением своей деятельности в различных сферах общественной жизни на основе принятых в обществе моральных и правовых норм (ОК-8);

- стремлением к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-9);

- умением критически оценивать свои личностные качества, намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-10);

- осознанием социальной значимости своей будущей профессии, наличием высокой мотивации к выполнению профессиональной деятельности (ОК-11);

- критическим осмыслением накопленного опыта, готовностью изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ОК-12);

- использованием основных положений и методов социальных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач (ОК-13);

- способностью анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые проблемы, самостоятельно формировать и отстаивать собственные мировоззренческие позиции (ОК-14);

- пониманием и способностью анализировать экономические проблемы и процессы, быть активным субъектом экономической деятельности (ОК-15);

- пониманием многообразия социальных, культурных, этнических, религиозных ценностей и различий, форм современной культуры и искусства, средств и способов культурных коммуникаций (ОК-16);

- осознанием ценности российской культуры, ее места во всемирной культуре, уважительным и бережным отношением к историческому наследию и культурным традициям (ОК-17);

- готовностью к социальному взаимодействию в различных сферах общественной жизни, к сотрудничеству и толерантности (ОК-18);

- готовностью к реализации прав и соблюдению обязанностей гражданина, к взвешенному и ответственному поведению в обществе (ОК-19);

- способностью адаптироваться к новым экономическим, социальным, политическим, культурным ситуациям, изменениям содержания социальной и профессиональной деятельности (ОК-20);

- владением одним из иностранных языков для изучения зарубежного опыта в профессиональной деятельности, а также для осуществления контактов на профессиональном (элементарном) уровне (ОК-21);

- владением средствами для самостоятельного, методически правильного использования методов физического воспитания и укрепления здоровья, добиваясь должного уровня физической подготовки с целью обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности (ОК-22).
б) профессиональных:

- демонстрировать пользование компьютером как средством управления и обработки информационных массивов (ПК-5);

- использовать нормативные документы по безопасности и промышленной санитарии при проектировании, строительстве и эксплуатации предприятий по эксплуатационной разведке, добыче и переработке твердых полезных ископаемых и подземных объектов (ПК-13);

- способностью изучать научно-техническую информацию в области эксплуатационной разведки, добычи, переработки твердых полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных объектов (ПК-21);

- готовностью выполнять экспериментальные и лабораторные исследования, интерпретировать полученные результаты, составлять и защищать отчеты (ПК-22);

- готовностью использовать технические средства опытно-промышленных испытаний оборудования и технологий при эксплуатационной разведке, добыче, переработке твердых полезных ископаемых, строительстве и эксплуатации подземных объектов (ПК-23);

- владеть навыками организации научно-исследовательских работ (ПК-24).

- способностью и готовностью создавать и эксплуатировать системы технологического транспорта горного производства с обеспечением комплекса технических и организацонных мер по безопасной эксплуатации элементов транспортных систем (ПСК-11-1);

- способностью разрабатывать техническую документацию для производства, испытания, модернизации, эксплуатации, технического и сервисного обслуживания и ремонта элементов транспортных систем горного производства (ПСК-11-2);

- готовностью выбирать способы и средства обеспечения работоспособного состояния транспортных машин и оборудования горного производства в конкретных условиях их эксплуатации (ПСК-11-3);

- готовностью выполнять эксплуатационные расчеты и выбирать рациональные типы средств автомобильного, железнодорожного, трубопроводного, конвейерного и других видов транспорта горного производства (ПСК-11-4);

- способностью оценивать эффективность функционирования транспортных систем горного производства с использованием современных методов анализа и обработки информации, методов экономико-математического моделирования (ПСК-11-5);

- способностью проектировать и реализовывать технологические процессы транспорти-рования горных пород, погрузочно-разгрузочных, сервисных и складских работ для конкретных условий (ПСК-11-6);

- готовностью эксплуатировать системы управления интегрированными транспортными системами горного производства (ПСК-11-7).
В результате изучения дисциплины студент должен:

- знать принцип действия и устройства теплообменных аппаратов, тепловых установок и двигателей, применяемых в горной промышленности; основные способы энергосбережения; виды и характеристики топлив, основы теории их горения и организации сжигания в промышленных условиях;

- уметь оценивать эффективность получения тепловой энергии при сжигании органических топлив; рассчитывать термодинамические циклы тепловых машин и аппаратов и анализировать энергетическую эффективность их работы;

- владеть терминологией в области теплотехники; методами оценки энергетической эффективности использования тепловой энергии в тепловых машинах и аппаратах.
4. Объем дисциплины и виды учебной нагрузки

Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа, 2 зачетных единиц

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Вид учебной работы	Всего часов	7
Аудиторные занятия: в том числе	72	34
Лекции	17	17
Лабораторные работы	-	-
Практические занятия	17	17
Самостоятельная работа (всего)	38	18
В том числе:	-	-
Подготовка к лабораторным работам	-	-
Расчетно-графические работы	20	20
Реферат	18	18
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	-	зачет
Общая трудоемкость, час зач. ед.	72	72
Общая трудоемкость, час зач. ед.	2	2

5. Содержание дисциплины

5.1 Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела дисциплины
1	Техническая термодинамика	Введение. Предмет и задачи дисциплины, ее связь с другими дисциплинами. Рабочее тело и его параметры. Термодинамическая система. Законы термодинамики. Параметры состояния рабочего тела и единицы их измерения. Тепловые свойства рабочих тел. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Газовая постоянная и ее физический смысл. Смеси газов: способы задания, определение газовой постоянной и молярной массы смеси. Теплоемкость. Виды теплоемкости: массовая, объемная, мольная. Теплоемкость, как функция процесса. Изохорная и изобарная теплоемкость, связь между ними. Зависимость теплоемкости от температуры. Истинная и средняя теплоемкость. Теплоемкость смеси газов.
2	Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы	Уравнение первого закона термодинамики. Слагаемые первого закона термодинамики: теплота, работа, внутренняя энергия, энтальпия. Эквивалентность теплоты и работы. Обратимые и необратимые процессы. Основные рабочие процессы идеальных газов, их графическое изображение. Рабочая и тепловая диаграммы. Политропные процессы, их исследование. Энергетические характеристики политропных процессов.
3	Второй закон термодинамики	Сущность второго закона термодинамики и его различные формулировки (Клаузиуса, Томсона, Больцмана, Планка). Термодинамические циклы и их КПД. Циклы прямые и обратные. Термический КПД - как характеристика экономичности идеального цикла. Холодильный, отопительный коэффициенты. Идеальный термодинамический цикл Карно и его эффективность. Энтропия - параметр состояния, ее физический смысл, изменение в процессах. Тепловая диаграмма. Изображение политропных процессов в Т-S координатах. Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Идеальный термодинамический цикл газотурбинной установки (цикл Брайтона). Изображение циклов в рабочей и тепловой диаграммах. Сравнение циклов по основным параметрам и термическому КПД. Бинарные процессы и бинарные циклы. Идеальные обратные циклы.

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела дисциплины
4	Теплопроводность	Способы распространения теплоты: теплопроводность, конвекция, излучение. Их сравнительный анализ. Тепловой поток и его плотность. Температурное поле, температурный градиент. Теплопроводность, как механизм передачи теплоты в твердом теле. Тепловой баланс. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Коэффициент температуропроводности. Условия однозначности: геометрические, теплофизические, краевые. Тепловые граничные условия. Теплопроводность при стационарном режиме. Температурное поле плоской и цилиндрической стенки (однослойной и многослойной).
5	Конвективный теплообмен. Теплопередача	Физическая природа конвективного теплообмена. Свободная конвекция. Ламинарный и турбулентный режимы течения. Тепловой и гидродинамический пограничные слои. Теплоотдача. Уравнение Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи, его физический смысл. Основы теории подобия. Условия подобия физических явлений. Числа подобия. Определяемый и определяющие критерии подобия. Виды уравнений подобия конвективного теплообмена. Определяющая температура и определяющий размер. Методы осреднения температуры теплоносителей. Частные случаи конвективного теплообмена при ламинарном, переходном и турбулентном режимах течения. Теплоотдача при движении жидкости в трубах/ Теплообмен при движении среды с большой скоростью. Теплоотдача при свободном движении теплоносителя. Теплопередача.
6	Радиационный и сложный теплообмен	Основные понятия и определения. Физическая сущность лучистого теплообмена, виды потоков излучения и радиационные характеристики тел. Основные законы излучения. Лучистый теплообмен между телами, разделенными прозрачной средой. Защита от теплового излучения. Сложный теплообмен. Моделирование сложного теплообмена граничными условиями третьего рода. Методы тепловой защиты поверхностей.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми

(последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	1	2	3	4	5	6
1	Проектирование транспортных систем горных предприятий	×	×	×	×	×	×
3	Основы научных исследований транспортных систем горных предприятий	×	×	×	×	×	×
4	Стационарные машины и установки	×	×	×	×	×	×

5.3 Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекции	Практические занятия	Самостоятельная работа	Всего
1	Техническая термодинамика	4	4	8	16
2	Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы	4	4	8	16
3	Второй закон термодинамики	2	2	8	12
4	Теплопроводность	2	2	6	10
5	Конвективный теплообмен. Теплопередача	3	3	4	10
6	Радиационный и сложный теплообмен	2	2	4	8
Итого:		17	17	38	72

6 Практические занятия

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудоемкость, час.
1	1	Параметры состояния термодинамической системы, Уравнение состояния, идеальный газ, газовые смеси. Внутренняя энергия, работа.	4
2	2	Теплоемкость, первый закон термодинамики, энтальпия, энтропия и теплота. Тs – диаграмма процесса.	4
3	3	Второй закон термодинамики. Тепловые двигатели. Термический КПД циклов тепловых двигателей.	2
4	4	Теплопроводность. Уравнение Фурье. Дифференциальное уравнение теплопроводности.	2
5	5	Конвективный теплообмен. Коэффициент теплопередачи, коэффициент теплоотдачи. Уравнения подобия конвективного теплообмена. Теплообменные аппараты.	3
6	6	Лучистый теплообмен. Законы лучистого теплообмена. Сложный теплообмен.	2

7 Самостоятельная работа студента – 38 часов

Самостоятельное изучение теоретического материала выполняется в соответствии со списком литературы, который выдает ведущий преподаватель в начале семестра. В зависимости от темы и ее сложности объем вопросов, изучаемых самостоятельно, изменяется. Например, в теме «Техническая термодинамика» он составляет около 25 % от числа аудиторных часов, при изучении темы «Теплопроводность» - 17 % . Такая структура теоретического материала учитывается при составлении контрольных вопросов в курсе лекций по отдельным темам и разделам.

Примерная тематика рефератов

В ходе изучения дисциплины предусматривается написание реферата с целью закрепления знаний по видам горных транспортных их конструктивным особенностям и принципу действия.

Темы рефератов:

Двигатели внутреннего сгорания.
Сравнение циклов двигателей внутреннего и внешнего сгорания.
Теория подобия и конвективный теплообмен.
Теплообменные аппараты и основы их теплового расчета.
Второй закон термодинамики и энтропия.
Законы теплового излучения.
Газотурбинные установки.
Холодильные установки и тепловые насосы.
Тепловой баланс котельного агрегата..
Процессы парообразования.

Реферат состоит из двух частей: пояснительной записки и презентационной части, выполненной в программе Power Point.

Состав пояснительной записки:

Введение.

Общие сведения (по теме реферата).

Схемы, рисунки, графики.

Расчетные зависимости.

Заключение.

Список использованной литературы.

Объем реферата 15 – 20 страниц компьютерного текста.
9 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) литература основная:

1 Бахишева Л.Т., Кондауров Б.П. и др. Техническая термодинамика и теплотехника: учеб. Пособие для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 272 с.

2 Александров В.И., Шорниников В.В. Термодинамика и теплопередача./ СПГГИ(ТУ), СПб, 2008. – 130 с.
б) литература дополнительная:

1. Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.Н. Термодинамика и теплопередача. - М., Высшая школа, 1975. – 495 с.

2 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа,1980.- 468 с. .

3 Теплотехника: Учебник для вузов / Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М., ред. В.Н.Луканин.- М.: Высшая школа, 1999. – 671 с.
в) программное обеспечение:

Microsoft Windows XP, Microsoft Office, MathCad 8. Универпсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График.
10 Материально-техническое обеспечение дисциплины

Занятия по дисциплине проводятся в специально оборудованных аудиториях и с применением персональных компьютеров.

Компьютерный класс – ауд. 7309, общая площадь 57 м². В компьютерном классе установлены 11 компьютеров Pentium, лазерный принтер и сканер. В классе проводятся занятия в соответствии с расписанием. В классе одновременно могут находиться 20 человек, из них 11 человек непосредственно за компьютерным рабочим местом.
11 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

На лекциях при изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование мультимедийного презентационного оборудования, содержащим запись основных математических формулировок, методов и алгоритмов, а также отображающим характерные приемы вывода на экран компьютера текстовой, графической и цифровой информации. Посредством разборов примеров решения задач следует добиваться понимания обучающимися сути и прикладной значимости решаемых задач, и понимания основных законов термодинамики и теплопередачи, сути явлений сопровождающих теплообмен. В качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы как, реферат (18 часов) и домашние задания (20 часов). По итогам защиты выполненных домашних заданий и реферата проводится зачет, а теоретические вопросы по дисциплине «Термодинамика» выносятся в междисциплинарный экзамен на ГЭК.
Разработал:

профессор каф. ГТМ Александров В.И.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Программа учебной дисциплины «прикладная термодинамика и кинетика» Целями освоения дисциплины «Прикладная термодинамика и кинетика» являются приобретение студентами знаний и компетенций в области...		Рабочая программа дисциплины «прикладная термодинамика и кинетика» Целями освоения дисциплины «Прикладная термодинамика и кинетика» являются приобретение студентами знаний и компетенций в области...
	Календарно-тематический план лекций на 2013 2014 учебный год Дисциплины «Химия» Химическая термодинамика. Биоэнергетика. Химическое равновесие. Термодинамика растворов		Рабочая программа учебной дисциплины для студентов основной образовательной... О63 Орлов В. А., Иванов А. А., Рабочая программа учебной дисциплины «Молекулярная физика и термодинамика» для студентов и преподавателей...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) Термодинамика и теплопередача Эксплуатация и обслуживание объектов добычи газа, газоконденсата и подземных хранилищ”		Список научных трудов Соловьев В. П., Внук Е. А., Страхова Н. Н., Раевский О. А. Термодинамика комплексообразования солей щелочных и щелочноземельных металлов...
	Рабочая программа учебной дисциплины гражданское процессуальное право... Рабочая программа учебной дисциплины одобрена на заседании кафедры трудового, экологического права и гражданского процесса		Рабочая программа учебной дисциплины материаловедение 2013 рабочая... Рабочая программа учебной дисциплины «Материаловедение» разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта...
	Рабочей программы учебной дисциплины рабочая программа учебной дисциплины «Конкурентное право» Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания учебной дисциплины (пререквизиты)		Рабочей программы учебной дисциплины рабочая программа учебной дисциплины «Конкурентное право» Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания учебной дисциплины (пререквизиты)
	Рабочей программы учебной дисциплины рабочая программа учебной дисциплины «Банковское право» Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания учебной дисциплины (пререквизиты)		Рабочая программа учебной дисциплины литература название учебной дисциплины Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее фгос)...
	Рабочая программа учебной дисциплины химия 2012г рабочая программа... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Ярославской области		Рабочая программа учебной дисциплины физика 2012 рабочая программа... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Ярославской области Пошехонский сельскохозяйственный...
	Рабочей программы учебной дисциплины рабочая программа учебной дисциплины... Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания учебной дисциплины (пререквизиты)		Рабочая программа учебной дисциплины бд02. Литература Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения учебной дисциплины

Рабочая программа учебной дисциплины «термодинамика»

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Похожие: